DE1796077C3 - Method for producing a Cu2 O layer on a wire consisting at least on the surface of copper for melting in glass - Google Patents
Method for producing a Cu2 O layer on a wire consisting at least on the surface of copper for melting in glassInfo
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Description
2020th
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erzeugen einer Cu2O-Schicht auf einem wenigstens an der Oberfläche aus Kupfer bestehenden Draht zum Einschmelzen in Glas, insbesondere in Bleigläser, durch Oxydation der Drahtoberfläche in einer sauerstoffhaltigen Gasatmosphäre bei Temperaturen über 7500C und Abschrecken in einer Flüssigkeit.The invention relates to a method for producing a Cu 2 O layer on a wire consisting at least on the surface of copper for melting in glass, in particular in lead glasses, by oxidation of the wire surface in an oxygen-containing gas atmosphere at temperatures above 750 ° C. and quenching in a liquid.
In der Einschmelztechnik finden neben vollständig aus Kupfer bestehender, Einschmelzdrähten häufig Drähte Verwendung, die aus einem Kern aus einer Eisenlegierung und einem Kupfermantel aufgebaut sind. Der Kern eines solchen Manteldrahtes ist dabei so zusammengesetzt, daß der Ausdehnungskoeffizient im Temperaturbereich bis zu etwa 5000C nahezu demjenigen der in Verbindung mit ihm zu verarbeitenden Gläser entspricht.· Zur Verwendung bei den in der Glühlampentechnik üblichen Bleigläsern wird 2. B. Einschmelzdraht mit einem aus einer Eisen-Nickel-Legierung mit einem Nickelgehalt von etwa 40 Gew.-c/o bestehenden Kerr und einem Kupfermantel, der etwa 15 bis 35% des Drahtgewichtes bildet, benutzt.In melting technology, in addition to melting wires made entirely of copper, wires are often used that are made up of a core made of an iron alloy and a copper sheath. The core of such a coated wire is composed so that the coefficient of expansion in the temperature range up to about 500 0 C is virtually that of the corresponding in connection with it to be processed glasses. · For use in the methods customary in bulb technology lead glasses is 2. B. Einschmelzdraht with a nickel-iron alloy forms a having a nickel content of about 40 wt c / o existing Kerr and a copper cladding that is about 15 to 35% of the weight of wire used.
Um eine gute Haftung beim Einschmelzen zu erzielen, wird die Kupferoberfläche der Einschmelzdrähte bekanntlich oxydiert, und zwar zu CU2O, das sich als haftfähiger als CuO erweist. Die Oxidschicht löst sich im geschmolzenen Glas und kann deshalb, sofern ihre Dicke gleichmäßig ist, als Anzeige für die richtige Einstellung von Temperatur und Zeit beim Einschmelz-Vorgang benutzt werden.In order to achieve good adhesion when melting down, the copper surface of the melting wire is used known to be oxidized, namely to CU2O, which proves to be more adhesive than CuO. The oxide layer dissolves in the molten glass and can therefore, provided its thickness is uniform, as an indication of the correct Setting of temperature and time during the melting process can be used.
Eine C^O-Schicht wird auf Kupfer bekanntlich durch Oxydation in einer sauerstoffhaltigen Gasatmosphäre bei Temperaturen über etwa 7500C gebildet, während bei niedrigeren Temperaturen und somit auch während der Abkühlung nach der Oxydation CuO gebildet wird. Die Bildung von CuO wird auch dann nicht vermieden, wenn von der Oxydationsiemperatur abgeschreckt wird (G B-PS 2 57 305 und 4 19 439).A C ^ O layer is known to be formed on copper by oxidation in an oxygen-containing gas atmosphere at temperatures above about 750 ° C., while at lower temperatures and thus also during the cooling after the oxidation, CuO is formed. The formation of CuO is not avoided even if the oxidation temperature is used as a deterrent (G B-PS 2 57 305 and 4 19 439).
Um der Bildung von CuO entgegenzuwirken, wird, wie dies aus Roth, Vacuum Sealing Techniques, 1966, Seite 162, bekannt und im nachstehenden für die Verarbeitung von Kupfermanteklraht beschrieben wird, ein Boraxüberzug verwendet. Zu diesem Zweck wird der Draht durch eine Boraxlösung geführt, wobei die Drahtoberfläche zuvor zur Förderung der Benetzung durch die Lösung leicht oxydiert wird. Dann wird der Draht auf eine Temperatur über 750°C, insbesondere zwischen 800 und 9000C, oxydierend erhitzt. Dabei bildet sich auf dem Draht Cu2O und der Borax schmilzt zu einem ununterbrochenen Überzug, der während der Abkühlung die Bildung von CuO stark hemmt.To counteract the formation of CuO, as is known from Roth, Vacuum Sealing Techniques, 1966, page 162, and is described below for the processing of copper clad wire, a borax coating is used. For this purpose, the wire is passed through a borax solution, the surface of the wire being slightly oxidized beforehand to promote wetting by the solution. Then, the wire to a temperature above 750 ° C, in particular between 800 and 900 0 C, heated oxidizing. In the process, Cu 2 O forms on the wire and the borax melts to form an uninterrupted coating, which strongly inhibits the formation of CuO during cooling.
Einen ernsthaften Nachteil des beschriebenen üblichen Schutzes der Cu2O-Schicht mit Hilfe von Borax bildet die Nachwirkung des auf der Drahtoberfläche zurückgebliebenen Borax in der Atmosphäre unter der Einwirkung der Luftfeuchtigkeit und der auftretenden Temperaturen. Dadurch kann der Boraxüberzug kristallisieren, porös werden und sich ablösen, so daß ein Schutz der Cu2O-Schicht nicht mehr besteht. Schließlich wird dabei an Stelle der gut haftenden Cu2O-Schicht eine Schicht gebildet, die schlecht haftet und bei einer Verarbeitung des Drahtes auf Maschinen durch Verschmutzung Schwierigkeiten bereitet.A serious disadvantage of the conventional protection of the Cu 2 O layer described with the aid of borax is the after-effect of the borax remaining on the wire surface in the atmosphere under the action of atmospheric humidity and the temperatures that occur. As a result, the borax coating can crystallize, become porous and peel off, so that the Cu 2 O layer is no longer protected. Finally, instead of the well-adhering Cu 2 O layer, a layer is formed that does not adhere well and causes difficulties when the wire is processed on machines due to contamination.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Herstellung von Einschmelzdrähten mit zu Cu2O oxydierter Kupferoberfläche die Bildung von CuO zu verhindern und zugleich eine dauerhafte Cu2O-Schicht zu bilden.The invention is based on the object of preventing the formation of CuO in the production of fuse wires with a copper surface oxidized to Cu 2 O and at the same time to form a permanent Cu 2 O layer.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem der Draht durch direkten Stromdurchgang erhitzt und in die Absrhreckflüssigkeit geführt wird, wobei einer der Stromzuführungskontakte in der Abschreckflüssigkeit angeordnet ist.According to the invention, this object is achieved with a method of the type mentioned at the outset, in which the wire is heated by direct passage of current and fed into the drainage fluid, one of the Power supply contacts is arranged in the quenching liquid.
Gemäß der Erfindung wird also völlig auf die Verwendung von Borax verzichtet und der Umwandlung von Cu2O in CuO beim Abkühlen nach der Oxydation dadurch entgegengewirkt, daß das Abschrekken von der über 7500C liegenden Oxydationstemperatur auf eine bestimmte Art und Weise durchgeführt wird.According to the invention, therefore, is completely dispense with the use of borax, and the conversion of Cu 2 O in CuO counteracted during cooling after the oxidation, that the quenching is carried out from about 750 0 C lying oxidation temperature in a certain manner.
Vorzugsweise erfolgt das Abschrecken in Wasser.The quenching is preferably carried out in water.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß es in seiner Ausführung einfacher ist als der übliche Boraxprozeß. Außerdem weist das erhaltene Produkt infolge des Fehlens von Borax an der Oberfläche gar keine Nachwirkung durch atmosphärische Einflüsse auf.The method according to the invention has the advantage that it is simpler to carry out than the usual one Borax process. In addition, due to the lack of borax on the surface, the product obtained is even no after-effects due to atmospheric influences.
Bei der erfindungsgemäßen Behandlung von Drahtprodukten ist es besonders vorteilhaft, daß die zur Oxydation erforderliche Erhitzung durch Stromdurchgang erfolgt. Dadurch kann mit sehr hohen Durchführungsgeschwindigkeiten gearbeitet werden, z. B. mit einer Geschwindigkeit von 100 m/Minute und mehr. Im Gegensatz zur Erhitzung mit Hilfe von Gasofen oder Elektroöfen tritt am Ende des Drahtes kein störender Temperaturgradient über große Längen auf, der die Bildung von CuO fördern würde. Durch die Anordnung des »Endkoniaktes« in der Abschreckflüssigkeit wird die Kühlstrecke, insbesondere bei hohen Durchführungsgeschwindigkeiten, äußerst kurz gehalten, so daß einer Bildung von CuO stark entgegengewirkt wird.In the treatment of wire products according to the invention, it is particularly advantageous that the for Oxidation required heating takes place through the passage of current. This enables very high execution speeds be worked, e.g. B. at a speed of 100 m / minute and more. in the In contrast to heating with the aid of gas or electric ovens, there is no disruptive effect at the end of the wire Temperature gradient over great lengths, which would promote the formation of CuO. By the arrangement of the "end congestion" in the quenching liquid, the cooling section, especially at high speeds, kept extremely short, so that the formation of CuO is strongly counteracted.
Es dürfte einleuchten, daß weiter auf diese Weise in einer oxydierenden Atmosphäre einer gegebenen Zusammensetzung durch die Einstellung der Leistung beim Stromdurchgang und der Durchführungsgeschwindigkeit eine gleichmäßige CU2O-Schicht der gewünschten Dicke erzielbar ist. Dies ist besonders wichtig, wenn die Schicht, wie dies oben erwähnt wurde, beim Einschmelzvorgang als Anzeige für die Einstellung der Temperatur und der Zeit benutzt wird. It should be evident that a uniform CU 2 O layer of the desired thickness can also be achieved in this way in an oxidizing atmosphere of a given composition by adjusting the power in the passage of current and the rate of passage. This is particularly important if, as mentioned above, the layer is used as an indicator for setting the temperature and time during the melting process.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Die einzige Figur zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Anbringen einer Cu2O-Schicht auf einem Draht.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. The single figure shows schematically a device for applying a Cu 2 O layer on a wire.
Die dargestellte Vorrichtung besteht im Prinzip aus einer Vorratsspule 1, auf der sich der zu behandelnde Metalldraht 2 befindet. Der Metalldraht 2 wird über eine Kontaktrolle 3 in den zylindrischen R.-.um 4 geführt. Dieser Raum kann z. B. aus einem Glasrohr bestehen, das mit einem Gummistopfen 5 mit einer Öffnung 6, durch die der Draht mit weitem Spiel in das Rohr eingeführt werden kann, einem Seitenrohr 7 zum Einleiten von Gas und einer Verengung 8 verschen ist. Der Draht 2 wird dann mittels der Kontaktrolle 9 in den Wasser enthaltenden Behälter 10 geführt und schließlich auf der Aufwickeispule 11 aufgewickelt.The device shown consists in principle of a supply reel 1 on which the to be treated Metal wire 2 is located. The metal wire 2 is guided over a contact roller 3 into the cylindrical R.-.um 4. This room can e.g. B. consist of a glass tube with a rubber stopper 5 with an opening 6, through which the wire can be inserted into the tube with a large amount of play, a side tube 7 for Introducing gas and a constriction 8 is given away. The wire 2 is then by means of the contact roller 9 in the Out of water containing container 10 and finally wound on the winding reel 11.
Mit der in der Figur dargestellten Vorrichtung kann Kupfermanteldraht mit einer Cu2O-Schicht versehen werden. Kupfermanteldrahl, der aus einem Kern mit einem Durchmesser von 400 μηι aus einer Nickel-Eisen-Legierung mit einem Nickelgehalt von 42 Gew.-% und einem 50 μιτι dicken Kupfermantel aufgebaut ist, wird mit einer Geschwindigkeit von 100 m/Minute durch das Rohr 4 geführt. Bei 7 wird in das Rohr 4 ein aus Stickstoff und 4 Vol.-% Sauerstoff bestehendes Gasgemisch mit einer Geschwindigkeit von etwa 3 Liter/Minute eingeleitet. Der Draht wird durch direkten Stromdurchgang auf eine Temperatur von 950°C erhitzt. Zu diesem Zweck wird zwischen den Kontaktrollen 3 und 9 eine Spannungsdifferenz von etwa 40 Volt angelegt. Der Draht wird mit 1,5 kW belastet. Die Kontaktrolle 9, mit der der Draht bei der Durchführung zuletzt in Berührung kommt, ist in fließendem Wasser angeordnet, so daß sich eine sehr rasche Abkühlung von der Oxydationstemperatur her ergibt.With the device shown in the figure, copper clad wire can be provided with a Cu2O layer. Copper jacket jet, which is composed of a core with a diameter of 400 μm made of a nickel-iron alloy with a nickel content of 42% by weight and a 50 μm thick copper jacket, is passed through the tube 4 at a speed of 100 m / minute guided. At 7, a gas mixture consisting of nitrogen and 4% by volume of oxygen is introduced into the tube 4 at a rate of about 3 liters / minute. The wire is heated to a temperature of 950 ° C by direct passage of current. For this purpose, a voltage difference of about 40 volts is applied between the contact rollers 3 and 9. The wire is loaded with 1.5 kW. The contact roller 9, with which the wire comes into contact last during the implementation, is arranged in running water, so that there is a very rapid cooling from the oxidation temperature.
Aul diese Weise bildet sich eine gleichmäßige CujO-Schicht mit einer Dicke von etwa I μΐη. Diese Schicht ist rot gefärbt und es ist in ihr kein CuO nachweisbar.In this way, a uniform CujO layer with a thickness of about I μΐη is formed. This Layer is colored red and no CuO can be detected in it.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (2)
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